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计算机学概念(学计算机必须掌握的)

计算机学概念(学计算机必须掌握的)计算机组成原理这门课很好地向我们阐述了计算机是如何工作的,妹子咨询电脑问题的时候,答案就藏在这门课程里面(大雾)。5、计算机网络2、计算机操作系统3、计算机编译原理4、数据结构与算法

目前计算机相关的书实在是太多,并且几乎每天都有新的书籍推出,而很多书的质量实在是不咋地,更别提得上是圣经级别的书。

在武侠小说里面,也有很多武林秘籍,里面最牛逼的就是内功心法,拥有了扎实的内功基础,学什么武功都很快,编程亦是如此,这些可以提升内功的书籍称得上是圣经级别。

这些书我分为五大类。

1、计算机组成原理

2、计算机操作系统

3、计算机编译原理

4、数据结构与算法

5、计算机网络

一、计算机组成原理

计算机组成原理这门课很好地向我们阐述了计算机是如何工作的,妹子咨询电脑问题的时候,答案就藏在这门课程里面(大雾)。

二、计算机操作系统

操作系统真的可以说是 Super Man,它为了我们做了非常厉害的事情,以至于我们根本察觉不到,只有通过学习它,我们才能深刻体会到它的精妙之处,甚至会被计算机科学家设计思想所震撼,有些思想实际上也是可以应用于我们工作开发中。

操作系统比较重要的四大模块,分别是内存管理、进程管理、文件系统管理、输入设备管理。这是我学习操作系统的顺序,也是我推荐给大家的学习顺序,因为内存管理不仅是最重要、也是最难的模块,也是和其他模块关联性最大的模块,先把它搞定,后续的模块学起来我认为会相对轻松一些。

学习的过程中,你可能会遇到很多「虚拟」的概念,比如虚拟内存、虚拟文件系统,实际上它们的本质上都是一样的,都是向下屏蔽差异,向上提供统一的东西,以方便我们程序员使用。

还有,你也遇到过各种各样的调度算法,在这里你可以看到数据结构与算法的魅力,重要的是我们要理解为什么要提出那么多调度算法,你当然可以说是为了更快更有效率,但是因什么问题而因此引入新算法的这个过程,更是我们重点学习的地方。

你也会开始明白进程与线程最大的区别在于上下文切换过程中,线程不用切换虚拟内存,因为同一个进程内的线程都是共享虚拟内存空间的,线程就单这一点不用切换,就相比进程上下文切换的性能开销减少了很多。由于虚拟内存与物理内存的映射关系需要查询页表,页表的查询是很慢的过程,因此会把常用的地址映射关系缓存在 TLB 里的,这样便可以提高页表的查询速度,如果发生了进程切换,那 TLB 缓存的地址映射关系就会失效,缓存失效就意味着命中率降低,于是虚拟地址转为物理地址这一过程就会很慢。

你也开始不会傻傻地认为 read 或 write 之后数据就直接写到硬盘了,更不会觉得多次操作 read 或 write 方法性能会很低,因为你发现操作系统会有个「磁盘高速缓冲区」,它已经帮我们做了缓存的工作,它会预读数据、缓存最近访问的数据,以及使用 I/O 调度算法来合并和排队磁盘调度 I/O,这些都是为了减少操作系统对磁盘的访问频率。

……

还有太多太多了,我在这里就不赘述了,剩下的就交给你们在学习操作系统的途中去探索和发现了。

还有一点需要注意,学操作系统的时候,不要误以为它是在说 Linux 操作系统,这也是我初学的时候犯的一个错误,操作系统是集合大多数操作系统实现的思想,根据实际情况具体实现的 Linux 操作系统多少都会有点差别,如果要想 Linux 操作系统的具体实现方式,可以选择看 Linux 内核相关的资料,但是在这之前你先掌握了操作系统的基本知识,这样学起来才能事半功倍。

入门系列

对于没学过操作系统的小白,我建议学的时候,不要直接闷头看书。相信我,你不用几分钟就会打退堂鼓,然后就把厚厚的书拿去垫显示器了,从此再无后续,毕竟直接看书太特别的枯燥了,当然不如用来垫显示器玩游戏来着香。

B 关于操作系统课程资源很多,我在里面也看了不同老师讲的课程,觉得比较好的入门级课程是《操作系统 - 清华大学》,该课程由清华大学马士兵授课,虽然我们上不了清华大学,但是至少我们可以在网上选择听清华大学的课程嘛。课程授课的顺序,就如我前面推荐的学习顺序:「内存管理 -> 进程管理 -> 文件系统管理 -> 输入输出设备管理」。

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(1)

B 站清华大学操作系统视频地址:HTTPS://www.bilibili.com/video/BV1hr4y1v77M/

该清华大学的视频教学搭配的书应该是《现代操作系统》,你可以视频和书籍两者结合一起学,比如看完视频的内存管理,然后就看书上对应的章节,这样相比直接啃书相对会比较好。

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(2)

深入学习系列

《现代操作系统》这本书我感觉缺少比较多细节,说得还是比较笼统,而且书也好无聊。

推荐一个说得更细的操作系统书 —— 《操作系统导论》,这本书不仅告诉你 What,还会告诉你 How,书的内容都是循序渐进,层层递进的,阅读起来还是觉得挺有意思的,这本书的内存管理和并发这两个部分说的很棒,这本书的中文版本我也没找到资源,不过微信读书可以免费看这本书。

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(3)

当然,少不了这本被称为神书的《深入理解计算机系统》,豆瓣评分高达 9.8 分,这本书严格来说不算操作系统书,它是以程序员视角理解计算机系统,不只是涉及到操作系统,还涉及到了计算机组成、C 语言、汇编语言等知识,是一本综合性比较强的书。

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(4)

它告诉我们计算机是如何设计和工作的,操作系统有哪些重点,它们的作用又是什么,这本书的目标其实便是要讲清楚原理,但并不会把某个话题挖掘地过于深入,过于细节。看看这本书后,我们就可以对计算机系统各组件的工作方式有了理性的认识。在一定程度上,其实它是在锻炼一种思维方式 —— 计算思维。

三、计算机编译原理

首先正式一个问题:编译原理并非随随便便就能入门的

换言之,需要准备一些基础知识在学习。

编译原理的学习和实践通常基于对计算机编译过程、计算机基本工作原理、甚至一定的数学知识有一定积累,这些知识分别分布并应用在了编译原理的不同阶段。没有这些基本知识的积累,很快就会在某个阶段由于功底不够而无法再继续后面的学习。

所以,先认认真真地积累上述的一和二在入门学习吧。

四、数据结构与算法

相信无论是已经毕业的同学还是正在学校学习的同学,都或多或少地被数据结构与算法这门课给折磨过。数据结构与算法这门课开篇就讲了一个非常重要的概念:程序 = 数据结构 算法,对于初学者可能还不能完全地理解这句话,不过对于已经工作两三年的同学相信对这句话是深信不疑的。

对于数据结构与算法的学习,我个人认为应该分成三个步骤:首先先大致了解什么是算法,可以通过一些科普读物来入门,这个过程我称之为入门阶段;接着可以尝试实现一些比较容易的数据结构和算法,这样可以更加深对数据结构和算法的了解,这个过程我称之为实践阶段;最后去了解数据结构与算法背后的相关数学原理等,这个过程我称之为原理阶段。

具体的学习过程可以阅读我之前的一篇回答:

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(5)

不管你认为数据结构与算法重要与否,你都必须有所了解,因为在面试环节肯定会问的!

书籍推荐:

入门系列

入门的同学,我建议你不要过度追求上去就看经典书。

不要一开始就拿着《算法导论》开始啃,初学就去啃这些书肯定会很费劲。你一旦啃不下来,挫败感就会很强。

然后就放弃学算法了。

所以,入门的同学,我建议你找一些比较容易看的书来看,比如《大数据结构》和《算法图解》。

不要太在意书写得深浅,重要的是能不能坚持看完。

《大话数据结构》 这本书最大的特点是,它把理论讲得很有趣,不枯燥。而且每个数据结构和算法,作者都结合生活中的例子进行了讲解, 能让你有非常直观的感受。

虽然这本书有 400 多页,但是花两天时间读完,应该是没问题的。

如果你之前完全不懂数据结构和算法,可以先从这本书看起。

《算法图解》 跟《大话数据结构》走的是同样的路线,就像这本书副标题写的那样,“像小说一样有趣的算法入门书”,主打“图解”,通俗易懂。它只有不到 200 页面,所以内容比较少。

作为入门老师,看看这本书,能让你对数据结构和算法有个大概的认识。

当然,这些入门书共同的问题是,缺少细节,不够系统,也不够严谨。

所以,如果你想要系统地学数据结构和算法,看这两本书肯定是不够的。

基础系列

通过基本入门算法书的调教,你已经逐渐体会到了算法的魅力,现在正是时候踏入基础系列算法的领域!!!

这些书籍需要你费点心思去阅读。

很多同学在学习的过程中,看到一篇算法科普文章经常会有这样的想法。

哎呀,要是文章的代码是 Java 语言就好了呀。

哎呀,要是文章的代码是 Python 语言就好了呀。

虽然代码并不会很严重影响阅读,但还是有很多强迫症的同学喜欢看到文章的解释代码是自己擅长的。

我这里推荐《数据结构和算法分析》,这本书非常系统、全面、严谨,而且又不是特别难,适合对数据结构和算法有些了解,并且掌握了至少一门编程语言的同学。而且,这个作者也很用心。

他用了三种语言,写了三个版本,分别是:《数据结构与算法分析 :C 语言描述》《数据结构与算法分析:C 描述》《数据结构与算法分析:Java 语言描述》。

面试实战系列

大家都知道,对于程序员来说很大程度上算法就是为了应付面试的。

所以,推荐三本有益于面试的书籍,分别是:《剑指 offer》《编程珠玑》《编程之美》。

《剑指 offer》这本书的目的非常明确,就是为了面试。

这本书几乎包含了所有常见的、经典的面试题。如果能搞懂这本书里的内容,应付一般公司的面试应该不成问题。

我做了一个 图解《剑指 offer》的小程序,应该能帮助你学习,感兴趣的可以在微信搜索 图解剑指offer。

我也在 B 站录制了一些图解剑指 offer 的免费视频课程,感兴趣的也可以看看,每个视频控制在5分钟以内。

图解剑指offer:二维数组的查找_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibilib23.tv/av82476697

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(6)

「双指针」的魅力!图解 LeetCode 第 11 号问题:盛最多水的容器_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili​b23.tv/av68840933

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(7)

《编程珠玑》这本书的豆瓣评分非常高,有 9 分。

这本书最大的特色就是讲了很多针对海量数据的处理技巧。这个可能是其他算法书籍很少涉及的。面试的时候,海量数据处理的问题也是经常会问的,特别是校招面试。不管是开拓眼界,还是应付面试,这本书都很值得一看。

《编程之美》这本书有多位作者,其中绝大部分是微软的工程师,所以书的质量很有保证。不过,这里面的算法题目稍微有点难,也不是很系统,这也是我把它归到面试这一部分的原因。如果你有一定基础,也喜欢钻研些算法问题,或者要面试 Google、Facebook 这样的公司,可以拿这本书里的题,先来自测一下。

五、计算机网络

计算机网络相比操作系统好学非常多,因为计算机网络不抽象,你要想知道网络中的细节,你都可以通过抓包来分析,而且不管是手机、个人电脑和服务器,它们所使用的计算网络协议是一致的。

也就是说,计算机网络不会因为设备的不同而不同,大家都遵循这一套「规则」来相互通信,这套规则就是 TCP/IP 网络模型。

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(8)

TCP/IP 网络参考模型共有 4 层,其中需要我们熟练掌握的是应用层、传输层和网络层,至于网络接口层(数据链路层和物理层)我们只需要做简单的了解就可以了。

对于应用层,当然重点要熟悉最常见的 HTTP 和 HTTPS,传输层 TCP 和 UDP 都要熟悉,网络层要熟悉 IPv4,IPv6 可以做简单点了解。

我觉得学习一个东西,就从我们常见的事情开始着手。

比如, ping 命令可以说在我们判断网络环境的时候,最常使用的了,你可以先把你电脑 ping 你舍友或同事的电脑的过程中发生的事情都搞明白,这样就基本知道一个数据包是怎么转发的了,于是你就知道了网络层、数据链路层和物理层之间是如何工作,如何相互配合的了。

搞明白了 ping 过程,我相信你学起 HTTP 请求过程的时候,会很快就能掌握了,因为网络层以下的工作方式,你在学习 ping 的时候就已经明白了,这时就只需要认真掌握传输层中的 TCP 和应用层中的 HTTP 协议,就能搞明白访问网页的整个过程了,这也是面试常见的题目了,毕竟它能考察你网络知识的全面性。

重中之重的知识就是 TCP 了,TCP 不管是建立连接、断开连接的过程,还是数据传输的过程,都不能放过,针对数据可靠传输的特性,又可以拆解为超时重新、流量控制、滑动窗口、拥塞控制等等知识点,学完这些只能算对 TCP 有个「感性」的认识,另外我们还得知道 Linux 提供的 TCP 内核的参数的作用,这样才能从容地应对工作中遇到的问题。

接下来,推荐我看过并觉得不错的计算机网络相关的书籍和视频。

入门系列

此系列针对没有任何计算机基础的朋友,如果已经对计算机轻车熟路的大佬,也不要忽略,不妨看看我推荐的正确吗。

如果你要入门 HTTP,首先最好书籍就是《图解 HTTP》了,作者真的做到完完全全的「图解」,小林的图解功夫还是从这里偷学到不少,书籍不厚,相信优秀的你,几天就可以看完了。

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(9)

如果要入门 TCP/IP 网络模型,我推荐的是《图解 TCP/IP》,这本书也是以大量的图文来介绍了 TCP/IP 网络模式的每一层,但是这个书籍的顺序不是从「应用层 —> 物理层」,而是从「物理层 -> 应用层」顺序开始讲的,这一点我觉得不太好,这样一上来就把最枯燥的部分讲了,很容易就被劝退了,所以我建议先跳过前面几个章节,先看网络层和传输层的章节,然后再回头看前面的这几个章节。

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(10)

另外,你想了解网络是怎么传输,那我推荐《网络是怎样连接的》,这本书相对比较全面的把访问一个网页的发生的过程讲解了一遍,其中关于电信等运营商是怎么传输的,这部分你可以跳过,当然你感兴趣也可以看,只是我觉得没必要看。

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(11)

深入学习系列

看完入门系列,相信你对计算机网络已经有个大体的认识了,接下来我们也不能放慢脚步,快马加鞭,借此机会继续深入学习,因为隐藏在背后的细节还是很多的。

对于 TCP/IP 网络模型深入学习的话,推荐《计算机网络 - 自顶向下方法》,这本书是从我们最熟悉 HTTP 开始说起,一层一层的说到最后物理层的,有种挖地洞的感觉,这样的内容编排顺序相对是比较合理的。

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(12)

但如果要深入 TCP,前面的这些书还远远不够,赋有计算机网络圣经的之说的《TCP/IP 详解 卷一:协议》这本书,是进一步深入学习的好资料,这本书的作者用各种实验的方式来细说各种协议,但不得不说,这本书真的很枯燥,当时我也啃的很难受,但是它质量是真的很高,这本书我只看了 TCP 部分,其他部分你可以选择性看,但是你一定要过几遍这本书的 TCP 部分,涵盖的内容非常全且细。

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(13)

要说我看过最好的 TCP 资料,那必定是《The TCP/IP GUIDE》这本书了,目前只有英文版本的,而且有个专门的网址可以白嫖看这本书的内容,图片都是彩色,看起来很舒服很鲜明,小林之前写的 TCP 文章不少案例和图片都是参考这里的,这本书精华部分就是把 TCP 滑动窗口和流量控制说的超级明白,很可惜拥塞控制部分说的不多。

计算机学概念(学计算机必须掌握的)(14)

当然,计算机网络最牛逼的资料,那必定 RFC 文档,它可以称为计算机网络世界的「法规」,也是最新、最权威和最正确的地方了,困惑大家的 TCP 为什么三次握手和四次挥手,其实在 RFC 文档几句话就说明白了。

实战系列

在学习书籍资料的时候,不管是 TCP、UDP、ICMP、DNS、HTTP、HTTPS 等协议,最好都可以亲手尝试抓数据报,接着可以用 Wireshark 工具看每一个数据报文的信息,这样你会觉得计算机网络没有想象中那么抽象了,因为它们被你「抓」出来了,并毫无保留地显现在你面前了,于是你就可以肆无忌惮地「扒开」它们,看清它们每一个头信息。

那在这里,我也给你推荐 2 本关于 Wireshark 网络分析的书,这两本书都是同一个作者,书中的案例都是源于作者工作中的实际的案例,作者的文笔相当有趣,看起来堪比小说一样爽,相信你不用一个星期 2 本都能看完了。

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